上犹江水电厂4号水轮机转轮叶片裂纹原因分析和处理

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1、40l江西电力第32卷20o8年第6期文章编号：1006—348X(2008)06—0040—02上犹江水电厂4号水轮机转轮叶片裂纹原因分析和处理鄢金生。曾小宁(江西三和上犹江水电厂，江西赣州341200)摘要：针对犹江水电厂4号水轮机转轮叶片运行过程中产生裂纹问题进行了原因分析，采用碳弧气刨清除裂纹再用不锈钢焊条进行补焊的方法，取得了良好的效果。关健词：转轮；叶片裂纹；原因分析；处理中图分类号：TM3l2文献标识码：AAbstract：Analyzedthecauseof#4runner，svanescrackledintheprocessofrunning．stainlesssteele

2、lectrodetoweldvanesisappliedwhenthecrackleshadbeeneliminatedbyusingcarbonarcairgouging．Themethodisindicatedefficientandusefu1．KeyWords：runnenvanecrackle；causeanalysis；treatmentO引言作为我国第一个五年计划重点项目的上犹江水电厂是上犹江流域最大的水电站。装机容量4x18MW。混流式机组。1958年3月全部机组并网发电。1999年进行了增容改造．水轮机更换为JF3019A—LI一225型，叶片数量13片，额定出力20MW。

3、同时图1叶片裂纹更换了下迷宫环和底环．其他过流部件未进行更换。4号水轮发电机每4年大修一次，水轮机大修主要2转轮叶片裂纹原因分析项目是水导瓦检修，可动导叶检修，水轮机转轮叶片2．1金属疲劳汽蚀区补焊修型等。由于汛期上犹江水电厂水库通常在195m及以14号水轮机转轮叶片裂纹情况上高水位，在此期间4号机组经常超负荷运行。水轮机在超负荷区运行时容易产生流固耦合共振。使叶2007年12月4号机组大修过程中发现水轮机片在过大的交变应力作用下发生疲劳破坏，产生裂转轮第7、10片叶片顶部与上冠连接处焊缝区产生纹或使裂纹发展速度加剧。裂纹，起始位置均在叶片顶部出水边正压面，其中第2．2汽蚀因素7片叶片裂纹长

4、约350mm。为贯穿性裂纹，且向叶混流式水轮机转轮存在运行脉动区。在此区域片母材延伸约50mlil：第10片叶片裂纹长约20o运行容易造成叶片发生裂纹。上犹江水电厂1999年mm，亦为贯穿性裂纹。第7片叶片表面清理后作渗对4号水轮发电机组进行了增容改造，机组额定出透探伤检测裂纹情况如图l。力PN由15MW提高至18MW，设计流量Qr由37．4mS／s增加到44．9mTs．因此尾水管补气量应增收稿日期：2oo8—09—25作者简介：鄢金生(1971一)，男，江西乐平人，工程师，上犹江水电厂安生部机械专工。江西电力第32卷2008年第6期41大。但是由于尾水管环型补气装置补气口(自然补长度约为5

5、0mm时立即采用闪动锤击．以消除焊接气)在水轮机层，部分管路已经埋在砼中，另外加装应力；当焊缝温度不高于3O℃时，方可再进行焊接。补气管路存在一定的困难．所以增容改造时没有解焊缝高度还差2—3mm时，采用Al32(3_2)焊条进行决该问题。运行4年后大修时发现．水轮机转轮叶片焊缝盖面。汽蚀最大深度在5～7mm左右。(6)A302(3．2)和A132(3．2)不锈钢焊条均20o6年5月4号机组尾水管内环型补气装置需在250—300~C温度下烘干2h。然后存放于保温桶由于长期运行被水冲走．当时因为水量丰沛，直到同或保温箱内。焊接时，从保温桶内取出，现拿现用。年12月机组小修时才补装环型补气装置。

6、由于该段(7)全部补焊完毕再进行叶片焊缝整体打磨抛时间补气量明显偏少。致使机组运行时空腔汽蚀产光和修型。生的压力脉动加剧，从而对水轮机叶片产生了一定3．2检查的裂纹破坏叶片裂纹处理后进行整体着色探伤检查．直至2．3焊接工艺因素无裂纹为止。不同的材质焊接性能不同，焊接缺陷容易诱发4裂纹处理效果和促进叶片裂纹。上犹江水电厂增容改造后水轮机由北京水科院设计，上冠材料为ZG20SiMn，属低碳2008年1月9—10日4号机组大修结束后做各钢，叶片材料为ZGOCrl8Ni5Mo，属奥氏体不锈钢，项开机试验测得水轮机水导轴承、发电机下导轴承、二者之间焊接性能存在一定的差异，且组焊转轮时上机架等处振动和摆

7、度均在合格范围内。具体数据用的是A302焊条，焊接工艺要求较高。而从转轮叶见表l。空载无励磁、空载有励磁、带50％、100％额片裂纹情况分析来看．裂纹就发生在叶片与上冠焊定负荷等试验过程中均无明显抽动和振动过大现接区域，证明转轮焊接工艺不是很好．从而在一定程象，证明通过上述方法对水轮机转轮叶片裂纹处理度上诱发和促进了叶片裂纹破坏。是成功的，取得了良好的效果。2．4叶片材质因素表1摆度及振动值叶片材料为ZGOC